海藻酸钠基碳化聚合物点的制备、改性及复合纺丝研究

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碳化聚合物点作为一种新型的荧光材料,其原料品种丰富,价格低廉,而在其众多的制备原料中,海藻酸钠具有独特的优势,海藻酸钠作为一种天然线性多糖,具有来源丰富、可再生性、生物降解性和良好的生物相容性等优良特性。海藻酸钠的分子链上丰富的羟基和羧基是潜在的亚荧光团,同时也很容易被化学修饰。本论文依据以上研究背景,致力于采用海藻酸钠为原料,制备出对环境友好的碳化聚合物点,并将其应用于湿纺/静电纺丝制备荧光海藻纺织/纳米纤维领域。本文以戊二醛和海藻酸钠之间的缩醛反应为反应机理,将两者进行水热处理,合成了一种新型碳化聚合物点并将其命名为SG-CPDs。由于交联增强发射效应(CEE),SG-CPDs的荧光显著增强。探讨了在不同反应温度下SG-CPDs的形成过程。此外,还发现SG-CPDs在弱酸性/碱性和金属离子环境下具有稳定的荧光特性,测试了SG-CPDs的体外毒性,并基于其无毒特性,将其作为添加剂制备出了具有抗紫外线老化性能的海藻酸钠薄膜。在此基础上采用常温搅拌的方法,使用聚乙烯亚胺(PEI)对SG-CPDs进行表面修饰得到碳化聚合物点,将其命名为PEI-CDs,该方法极大的提高了碳化聚合物点的荧光效率,解决了SG-CPDs量子效率较低的问题。通过透射电镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)、紫外分光光度计(UV-vis)对修饰后的碳点进行结构及荧光性能的表征和测试,探讨了其可能存在的荧光增强机制,证实了修饰后的碳点具有更高的量子效率和耐酸碱性。此外,基于PEI-CDs的优异性能,将该碳点掺入海藻酸钠湿法纺丝液和静电纺丝液中,分别制备出荧光海藻纺织纤维和纳米纤维,并分别对其形貌结构、荧光性质、流变性质以及机械性能等进行表征和测试。湿法纺丝所得的荧光纤维具有良好的荧光附着性和耐热性,在纺织领域具有潜在的应用价值。静电纺丝所得的纳米纤维在不加入表面活性剂情况下,粗细均匀,无挂珠现象。
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